Drag force on cylindrical intruders in granular media: Experimental study of lateral vs axial intrusion and high grain-polydispersity effects
我们报告了实验测量的阻力所经历的固体圆柱体穿透颗粒床的玻璃珠，具体地说，包括一个高度多分散的样品，粒度在1-100 μm。我们考虑横向和轴向侵入的情况下，在长轴的圆柱体是水平和垂直，分别举行。我们探索不同的制度的行为作为穿透深度的函数的阻力。在横向侵入，在那里的运动是有效的准二维，我们建立定量比较与现有的理论预测在整个深度范围。在轴向侵入，我们观察到特殊的波动的力-深度分布在很宽的范围内的侵入速度和不同的圆柱体直径。我们认为，这些波动反映了一般的剪切破坏在高度多分散的样品，可以理解的极限承载力理论的基础上半定量的水平。
2022-08-16 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Experimental Investigation of Plastic Deformations Before Granular Avalanche
我们提出了一个实验研究的变形内的粒状材料，是逐步倾斜。我们调查的雪崩前的变形与空间分辨扩散波光谱设置。在倾斜过程的开始，我们首先观察到局部和孤立的事件在散装，密度随深度而减小。随着倾斜角度的增加，一系列的微观故障周期性地发生在体内，最终发生颗粒雪崩。只有当倾斜角大于一个比颗粒雪崩角小得多的阈值角时，才能观察到微观失效。我们已经表征了重组的密度和微观故障的局部化。我们还探讨了颗粒的性质，相对湿度条件和样品的包装分数的影响。我们讨论这些意见的框架内的可塑性颗粒物质。微观失效可以被看作是大量塑性事件累积的结果。
2012-11-23 cond-mat.soft
Interplay between polydispersity, inelasticity, and roughness in the freely cooling regime of hard-disk granular gases
考虑了由非弹性粗糙硬磁盘组成的多分散颗粒气体。重点放在动力学理论推导的部分能量生产率和总冷却速率的函数的部分密度和温度（平移和旋转）和参数的混合物（质量，直径，惯性矩，和相互系数的正常和切向恢复）。结果适用于均匀冷却状态的系统和相关的非均分的能量之间的不同组件和自由度。它被发现，磁盘通常呈现出较强的旋转平移不均分，但较弱的组件组件不均分比球体。一个值得注意的“拟态”的效果被揭开，根据该多分散气体的磁盘具有共同的值的恢复恢复系数和减少的转动惯量可以从一个单分散气体中的旋转平移能量不均分的程度是什么区别。该效应要求组分$i$的盘的质量与$2σ_i+\langleσ\rangle$近似成比例，其中$σ_i$是盘的直径，$\langleσ\rangle$是平均直径。
2018-07-17 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
Spatial repartition of local plastic processes in different creep regimes in a granular material
颗粒填料在恒定剪切应力下表现出低于库仑极限的对数蠕变动力学。然而，增加小的应力调制诱导线性蠕变制度，其特征在于有效的粘性响应。使用扩散波光谱，我们调查蠕变和局部塑性事件的空间分布（“热点”）之间的关系，有助于塑性屈服。该研究是在两个制度，即有和没有机械激活。热点动力学与材料的有效流动性有关。我们表明，远离阈值，局部粘弹性流变耦合到老化的流动性参数，是能够呈现所观察到的蠕变动力学的基本时空特征。
2016-01-21 cond-mat.soft
Effect of polydispersity in concentrated magnetorheological fluids
磁流变液（MRF）是一种智能材料，由于其在机械和机电一体化系统中的广泛应用而受到越来越多的关注。作为主要的流变特征，MRF必须在没有磁场的情况下呈现低粘度（0.1 - 1.0 Pa.s），并且在磁化时呈现高屈服应力（50 - 100 kPa），以便优化磁流变效应。这些性能又直接受颗粒的组成、体积分数、尺寸和尺寸分布（多分散性）的影响，后者是改善这些主要性能的重要部分。在这种情况下，本工作的目的是分析，通过实验和模拟，多分散性的最大包装分数的影响，屈服应力下的字段（开状态），并在没有字段（关状态）的集中MRF（φ = 48.5体积%）的塑性粘度。制备了三种羰基铁粉在聚α烯烃油中的共混物。这些共混物具有相同的模式，但不同的多分散性指数，范围从0.46至1.44。单独的模拟表明，随着多分散指数在该范围内增加，无规紧密堆积分数从约68%增加到80%。通态屈服应力从30 +/- 0.5 kPa提高到42 +/- 2 kPa（B ~ 0.57 T），关态塑性粘度从4.8 Pa.s降低到0.5 Pa. s。如文献中所熟知的，加宽尺寸分布增加了填充效率并降低了浓缩分散体的粘度，但除此之外，它被证明是增加浓缩MRF的磁流变效应的可行方式。提出了Brouwers模型作为解释磁场下屈服应力增加的可能假设，该模型考虑了对数正态分布的颗粒悬浮液中的空隙率。
2023-01-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Granular Solid Hydrodynamics: Dense Flow, Fluidization and Jamming
颗粒固体流体力学，构造来描述准弹性和塑性运动的颗粒固体，也能够占颗粒稠密流的流变学。这使得它成为一个统一的，虽然仍然定性的，流体动力学的描述，使一个解决流化和堵塞，滞后之间的过渡弹塑性运动和均匀密流。
2010-10-26 cond-mat.soft
Polydispersity and optimal relaxation in the hard sphere fluid
我们认为，在气体中的多分散的硬颗粒的质量不均匀性作为一个关键优化的动力学性质：动力学弛豫速率。利用玻尔兹曼方程的框架，研究了扰动速度分布对平衡麦克斯韦解的长时间逼近。我们工作的情况下，离散以及连续分布的质量，发现在稀流体的介观粒子，如颗粒物质和胶体。分析和数值证据的基础上，我们制定了一个动态均分原则，导致这样的结果，没有这样的连续分散，实际上最小化的弛豫时间，作为全球最佳的特点是由有限数量的物种。发现这种最佳混合物取决于空间的维度d，范围从d=1的五个物种到d>=4的一个物种。碰撞内核的作用进行了讨论，并扩展到耗散系统被证明是可能的。
2013-08-21 cond-mat.soft
Fluctuations of local plastic strain in granular media
本文结合颗粒追踪与DAWS实验研究旋转鼓中振荡剪切颗粒介质的应变涨落，揭示其颗粒尺度非均质性、类扩散循环分支及塑性应变涨落与平均应变的标度关系。
2025-09-27 cond-mat.soft
Deformation-Driven Diffusion and Plastic Flow in Two-Dimensional Amorphous Granular Pillars
我们报告了一个结合实验和模拟研究的变形引起的扩散在压实的二维非晶颗粒柱，其中热波动起着微不足道的作用。支柱，由直立在基板上的双分散圆柱形缩醛塑料颗粒组成，通过以恒定速度移动的刚性杆单轴和准静态地变形。柱中的塑性流动和颗粒重排的特征在于通过计算与两个变形阶段之间的每个颗粒相关联的最佳拟合仿射变换应变和非仿射位移。非仿射位移表现出指数交叉从弹道扩散行为的累积偏应变，表明在非热颗粒填料，累积偏应变在热系统中起着时间的作用，并驱动有效的颗粒扩散。通过数值模拟进一步研究了颗粒柱的尺寸效应，发现不同尺寸的颗粒柱在变形过程中遵循自相似的形状演化规律。此外，柱的屈服应力随柱尺寸线性增加。在变形过程中形成的瞬态剪切线的支柱变得更加明显的支柱尺寸的增加。这些基本剪切带的宽度约为颗粒直径的两倍，并且不随柱尺寸而变化。
2015-02-04 cond-mat.soft
Micromechanical measurements of local plastic events in granular materials
该研究通过测量纯剪切下光弹颗粒密堆积的T1拓扑重排事件与微观应力，揭示了其与宏观塑性变形的关联及应力长程关联标度，深化了对颗粒材料非晶变形机制的理解。
2023-05-05 cond-mat.soft
Stress Isotropization in Weakly Jammed Granular Packings
Université Paris-Saclay（巴黎萨克雷大学）；Gulbenkian Institute of Molecular Medicine（古尔本基安分子医学研究所）；Université Grenoble Alpes（格勒诺布尔阿尔卑斯大学）；PSL University, Sorbonne Université（巴黎文理研究大学，索邦大学）
研究显示，弱阻尼颗粒堆叠中塑性事件导致应力等向化，与连续弹性模型一致，可能改变流变转变特性。
2025-12-10 cond-mat.soft
Wrinkles, folds and plasticity in granular rafts
本文研究了在液-流界面上大而致密的颗粒压缩单层的力学响应：颗粒筏。在压缩时，筏首先起皱，然后，随着限制的增加，变形局限于一个独特的褶皱。这种特征屈曲模式通常与浮动弹性板相关，因此，颗粒负载界面通常被建模为这样。在这里，我们把这种类比的极限比较筏形态的理论连续弹性模型的接口的第一个定量测量。我们表明，虽然强大的描述皱纹波长，褶皱到褶皱的过渡和褶皱的形状，这种弹性的描述并没有捕捉到实验的细节。我们描述了一个不可预测的二次波长，压缩模型和滞后行为在压缩周期，所有这些都是一个签名的内在离散和摩擦性质的颗粒筏的压缩差异。这也表明，这些复合材料表现出塑性转变和堵塞动力学。
2018-02-07 cond-mat.soft
Role of length-polydispersity on the phase behavior of freely-rotating hard-rectangle fluid
我们使用的密度泛函形式主义，特别是缩放粒子理论，适用于长度多分散硬矩形流体，研究其相行为的平均颗粒纵横比（$κ_0$）和多分散性（$Δ_0$）的函数。通过将具有无限自由度的原始问题转化为密度分布的矩的傅立叶展开的振幅的有限组方程，计算共存方程的数值解。我们将研究分为两个部分：第一部分致力于计算固定$Δ_0$的堆积分数（$η_0$）- $κ_0$平面中的相图，并选择具有指数（Schulz分布）或高斯衰减的母分布函数。第二部分研究了固定$κ_0$，改变$Δ_0$时，$η_0$-$Δ_0$平面内的相位行为.我们详细描述了粒子的取向有序性和共存相之间不同物种的分馏。我们还研究了各向同性向列相变作为多分散性的函数的字符（二阶与一阶）。我们特别关注作为$κ_0$和$Δ_0$的函数的四相的稳定性。当多分散性增加时，各向同性-向列相转变变得强烈的一阶：共存间隙变宽并且三临界点的位置移动到较高的$κ_0$值，而四相相对于向列相稍微不稳定。这里得到的结果可以在实验中进行测试的颗粒棒的振荡单层。
2017-02-07 cond-mat.soft
Channel Flow Around an Obstacle in a Two-Dimensional Soft Particles
Univ. Grenoble Alpes, CNRS, LIPhy（格勒诺布尔阿尔卑斯大学，法国国家科学研究中心，LIPhy实验室）
研究二维气泡模型中障碍物周围的通道泡沫流动，探讨聚散性、外力和填充率对塑性流动现象的影响，确定塑性转变阈值和临界外力。
2026-08-17 cond-mat.soft
Transforming mesoscale granular plasticity through particle shape
当非晶材料的应变超过屈服点时，它会通过耗散的雪崩式滑动事件进入持续重构状态，从而减轻累积的局部应力。然而，这些事件的统计数据如何取决于组成单位之间的地方互动仍然存在争议。为了解决这个问题，我们在颗粒材料上进行实验，我们使用颗粒形状来系统地改变相互作用。颗粒状材料，在恒定压力的边界条件下，被单轴压缩，而应力测量和内部重排与X射线成像。我们引入波动性，一个经济理论中的量，作为一个强大的新工具来量化压力波动的大小，发现系统的，形状依赖的趋势。对于所有22个调查形状的幅度$s$的松弛事件是很好的拟合截断幂律分布$P(s)\sim {s}^{-τ} exp(-s/s^*)$，已提出的塑性模型的上下文中。所有形状的幂律指数$τ$测试聚类在$τ=$ 1.5左右，实验不确定性范围为1.3 - 1.7。$τ$的形状独立性及其与平均场模型的兼容性表明，该系统的粒度，而不是颗粒形状，修改后的应力重分布的滑移事件远离连续弹性。同时，特征最大事件大小$s^*$变化两个数量级，并跟踪波动的形状依赖。因此，颗粒材料中的颗粒形状是影响无定形系统从无标度临界状态运行的距离的一个强大的新因素。这些实验结果没有捕获当前的模型，并建议需要重新检查的机制，驱动非晶系统中的介观塑性形变。
2018-12-21 cond-mat.soft
Instabilities in Granular Flow
我们考虑了用于模拟颗粒流的不可压缩刚塑性流动方程的奇异摄动方程组的稳定性。线性稳定性分析表明，这些方程的解决方案是不稳定的，在一般情况下，这些不稳定性可能会导致不适定性。但分析表明，在一定意义上，这些方程比未扰动的不可压刚塑性流动方程更正则。数值解说明了增长的不稳定性和发展的剪切带的流动。
2000-07-14 cond-mat.soft
Continuum simulation of the discharge of the granular silo: a validation test for the mu(I)-visco-plastic flow law
使用连续Navier-Stokes方程求解器，采用mu（I）流动定律模拟粘性行为，以及离散接触动力学算法，从排放的早期阶段直到材料完全释放，在二维上模拟颗粒筒仓的排放。在这两种情况下，Beverloo缩放恢复。首先，我们不试图定量比较，但专注于定性行为的速度和压力在不同位置的流动。一个很好的协议是在快速流动的地区，而缓慢蠕变的地区没有完全捕获的连续模型。压力场显示出一般良好的协议。自由表面的演变意味着差异，然而，在这两种方法中，体变形基本上是相同的。系统地研究了μ（I）-流动定律的参数的影响，显示了依赖于惯性数I的重要性，以实现连续和离散放电之间的定量协议。连续模型的一般能力，以再现定性的颗粒行为被发现是非常令人鼓舞的。
2013-06-26 cond-mat.soft
Structural and Topological Nature of Plasticity in Sheared Granular Materials
在机械加载时，粒状材料屈服并经历塑性形变。塑性形变的本质对于建立宏观本构模型和理解剪切带的形成是必不可少的。然而，我们仍然没有完全理解无序颗粒材料中塑性形变的微观本质。本文利用同步辐射X射线层析成像技术跟踪了剪切作用下三维颗粒材料的结构演化。我们建立了高度扭曲的共面四面体的结构缺陷负责微观塑性无序颗粒填料。基本塑性事件通过翻转事件发生，翻转事件对应于这些共面四面体之间的邻居切换过程（或等效为4环向错的旋转运动）。这些事件在空间上是离散的，并具有与主应力方向的特定取向。
2018-06-25 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Onset and impact of plastic deformation in granular compaction
本文通过粘结粒子模型模拟研究颗粒高压压实中塑性变形的作用，发现不同塑性起始应变下的压力变化数据可塌缩，表明简单数学描述可刻画塑性对压实的影响。
2024-10-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Particle-scale origins of shear strength in granular media
无粘性颗粒材料的抗剪强度通常归因于其微观结构的致密性或各向异性。一个悬而未决的问题是，这种紧凑的或各向异性的微观结构，从而剪切强度，取决于颗粒的性质。我们首先回顾的作用，织物和力的各向异性相对于临界状态的剪切应力。然后，提出了一个模型的可达几何状态的颗粒连接性和接触各向异性。该模型以一种简单的方式结合了这样一个事实，即由于空间排斥，不能同时达到最高水平的连接性和各向异性，这是一种严重影响剪切强度的性质。我们还分析了力的各向异性的弱力在维持强力链的具体作用，从而各向异性力模式的主要机制。最后，我们简要讨论了颗粒间摩擦、颗粒形状、尺寸多分散性和粘附性的影响。
2008-01-30 cond-mat.soft
Plastic Instabilities in Charged Granular Systems: Competition between Elasticity and Electrostatics
静电理论保留电荷，但允许偶极激发。弹性理论保留偶极，但允许四极（Eshelby样）塑性事件。带电的非晶颗粒系统是有趣的，在他们自己的权利，在这里，我们专注于他们的塑性不稳定性，并检查他们的机械响应外部应变和外部电场，暴露弹性和静电之间的竞争。本文提出了一个通用模型，其机械不稳定性进行了检查，并提出了理论分析。塑性不稳定性作为鞍结分叉进行了讨论，可以完全理解的特征值和特征函数的相关海森矩阵。该系统展示了描述电极化的强度和应力如何受应变和电场影响的模量。这些模量的理论表达式提供和比较的数值模拟中的测量。
2020-05-05 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Proportional Paths, Barodesy, and Granular Solid Hydrodynamics
由Goldscheider规则（GR）总结的比例路径-指出给定恒定的应变速率，应力的演变保持其分量的比例-是粒状介质中弹塑性运动的特征。由Kolymbas最近提出的本构关系Barodesy是一种以GR为输入的模型，它成功地解释了土力学实验的数据。颗粒固体流体动力学（GSH），一个理论，来自物理学的一般原理和两个假设的基本行为的颗粒介质，被构造为定性地解释了广泛的观察-从弹性波的弹塑性运动，以快速稠密流。在本文中，显示从气压测量和GSH的结果非常相似，我们进一步验证GSH和GR提供了一个理解。
2012-12-16 cond-mat.soft
Compaction in Granular Solid Hydrodynamics
压缩被考虑并嵌入到更广泛的粒度行为中。可逆压实与搅动颗粒所施加的压力有关，这是一个与致密流动有关的量。不可逆压实是由弹性形变的损失引起的，这是弹塑性流动背后的物理学。
2010-11-19 cond-mat.soft
A constitutive law for dense granular flows
连续描述的颗粒流将是相当大的帮助，在预测自然地球物理灾害或在设计工业流程。然而，本构方程的干颗粒流，它支配如何在剪切下的材料移动，仍然是一个有争议的问题。困难之一是，颗粒可以表现得像固体（在沙堆中），液体（从筒仓中倒出时）或气体（强烈搅拌时）。对于这两个极端的制度，本构方程已经提出了基于动力学理论的碰撞快速流动，和缓慢的塑性流动的土壤力学。然而，中等密度的制度，其中颗粒状材料像液体一样流动，仍然缺乏统一的观点，并在过去十年中激发了许多研究。颗粒状液体的主要特征是：屈服准则（临界剪切应力，低于该临界剪切应力，流动是不可能的）和流动时对剪切速率的复杂依赖性。在这个意义上，颗粒物质与经典的粘塑性流体如宾汉流体有相似之处。在这里，我们提出了一个新的本构关系的稠密颗粒流，灵感来自这个类比和最近的数值和实验工作。然后，我们测试我们的三维（3D）模型通过实验颗粒流粗糙的侧壁之间的一堆，在其中一个复杂的三维流动模式的发展。我们表明，没有任何拟合参数，该模型给出了定量预测的流动形状和速度分布。我们的研究结果支持的想法，一个简单的粘塑性方法可以定量捕获颗粒流的特性，并可以作为一个基本的工具，在地球物理或工业应用中更复杂的流动建模。
2006-12-05 cond-mat.soft
Effect of polydispersity on the dynamics of active Brownian particles
本文在二维空间中数值研究了具有软排斥势的不同尺寸的自推进圆盘状粒子的动力学和相位。尺寸多样性由多分散指数（PDI）$ε$引入，其是颗粒半径的均匀分布的宽度。粒子的自推进速度控制活性$v$。我们观察到增强动力学的颗粒之间的大尺寸的多样性。我们计算了稳态下的有效扩散系数$D_{eff}$。该体系表现出四个不同的相，小活性的小$D_{eff}$的堵塞相和大活性的高$D_{eff}$的液相。在液相和堵塞相，数的波动分别大于和小于平衡极限。此外，堵塞阶段有两种类型：固体堵塞和液体堵塞的小和大的PDI。而对于小PDI和大PDI，液相被称为运动诱导相分离（MIPS）-液体，我们发现增强的扩散性并将其称为{ \em纯液相}。研究了三种堆积密度$ϕ$的体系，并且对于所有$ϕ$，体系对多分散性的响应是相同的。我们的研究可以帮助理解组织中各种大小的细胞、人工自驱动颗粒或密度环境中不同大小的生物体的行为。
2022-09-27 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
The granular silo as a continuum plastic flow: the hour-glass vs the clepsydra
颗粒筒仓是颗粒物质触变特性的众多有趣例证之一：出口处形成快速流动，通过密集剪切流向上传播，而容器底部角落处的材料保持静止。对于足够大的出口，排放流是连续的;然而，与漏杯相比，漏杯的流速取决于容器中剩余流体的高度，颗粒筒仓的排放速率是恒定的。在2D Navier-Stokes求解器中实现塑性流变学（遵循mu（I）流变学或恒定摩擦），我们模拟了颗粒筒仓的连续对应物。这样做，我们在排放过程中获得恒定的流速，并恢复Beverloo结垢，与筒仓的初始填充高度无关。我们表明，降低摩擦系数的值导致过渡到一个不同的行为，类似于一个粘性流体，和填充高度成为活跃在放电过程中。压力场表明，足够大的摩擦系数值（$\simeq$ 0.3）允许在出口上方形成低压空腔，因此可以解释Beverloo缩放。总而言之，沙漏和漏壶泄流的区别似乎在于塑性屈服应力的存在与否。
2012-11-26 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Effects of Friction and Disorder on the Quasi-Static Response of Granular Solids to a Localized Force
对局部力的响应为颗粒固体中不同的应力传递模型提供了灵敏的测试。工程师传统上使用的弹塑性模型受到了理论和实验结果的挑战，这些结果表明应力的波动（双曲线）传播，而不是静态弹性的椭圆方程。数值模拟的二维颗粒系统受到本地化的外力的性质，研究在这些系统中的应力传递作为施加的力的大小，摩擦参数和无序（多分散性）的函数。结果表明，在大型系统（通常认为由工程师），响应是接近各向同性弹性预测，而小系统的响应（或当足够大的力施加）是强烈的各向异性。在后一种情况下，所施加的力引起接触网络的变化，并伴随着摩擦滑动。静摩擦的静摩擦系数越大，响应为弹性的力的范围越宽，各向异性越小。增加多分散性的程度（对于所研究的范围，高达25%）减小弹性响应的范围。这篇文章是以前发表的一封信的延伸[1]。
2007-11-27 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Deposition of general ellipsoidal particles
我们提出了一个系统的概述颗粒沉积物组成的椭球体颗粒具有不同的颗粒形状和大小的多分散性。我们研究了这种存款的密度和各向异性的功能的大小多分散性和两个形状参数，充分描述了一个一般的椭球体的形状。我们的研究结果表明，虽然形状的影响显着的宏观性质的存款，多分散性显然起着次要的作用。密度达到一个特定的家庭的非对称椭球体的最大值，大于所观察到的长椭球或扁椭球的密度。对于各向异性测量，随着颗粒形状偏离球体，接触力显示出沿着垂直方向越来越优选。沉积物通过有效的分子动力学方法构建，其中接触力被有效且准确地计算。根据多孔介质模型和沉积过程的应用程序的主要结果进行了讨论。
2011-10-11 cond-mat.soft
The Rheology of Granular Mixtures with Varying Size, Density, Particle Friction and Flow Geometry
本文通过离散元模拟研究多分散颗粒混合物的流变行为，提出基于体积平均的标度方法，并引入融合μ(I)流变学与动理论的幂律模型，将局部与非局部流变数据统一到单一主曲线上。
2023-08-11 cond-mat.soft
Segregation of large particles in dense granular flows: A granular Saffman effect?
本文研究了单分散密相颗粒斜槽流中不同粒径的单个颗粒所受的升力和速度滞后之间的比例关系。这种缩放的相似性，在（微）流体中的Saffman升力，表明一个惯性起源的升力负责隔离（孤立的，大）入侵者在密集的颗粒流。我们还观察到一个各向异性的压力/应力场周围的颗粒，这可能是在原点的速度滞后。这些研究结果是相关的建模和理论预测的粒度偏析。与此同时，在具有应力和应变梯度的致密颗粒流中，多分散性和惯性效应之间的相互作用，意味着流体、悬浮液和颗粒流之间新的相似之处，具有广泛的应用前景。
2018-06-04 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Partitioning of energy in highly polydisperse granular gases
一个高度多分散的颗粒气体是由一个连续分布的颗粒尺寸，a，产生相应的连续温度分布，T（a），我们计算近似，概括以前的结果为二元或多组分混合物。如果该系统是驱动的，它朝着一个稳定的温度分布，这是讨论了几个驱动机制依赖于尺寸分布的方差。对于均匀分布的尺寸，静止的温度分布是不均匀的，无论是热的小颗粒（恒定力驱动）或热的大颗粒（恒定速度或恒定能量驱动）。多分散性总是产生非高斯速度分布。根据驱动机制的不同，与分子气体相比，尾部可以是过度填充的，也可以是填充不足的。偏差主要是由于小颗粒。在自然冷却的情况下，衰变率连续地依赖于粒子的大小，而所有的分温都按照哈夫定律衰变。分析结果支持事件驱动的模拟一个大的，但离散的物种。
2009-10-12 cond-mat.soft
Multi-directional behavior of granular materials and its relation to incremental elasto-plasticity
用多向加载探针研究了颗粒材料的复杂增量行为。采用先进的离散元模型（DEM）研究了初始单调轴对称三轴加载条件下，小载荷探头的可逆和不可逆应变。该模型使用非凸非球形粒子和一个精确的实现赫兹类Cattaneo-Mindlin模型的接触相互作用。在研究中使用了直线真三轴探头（即，无直接剪切应变或主应力旋转），小应变增量为$2\times 10^{-6}$。可逆响应是线性的，但表现出高度的刚度各向异性。然而，不可逆行为在几个方面偏离了经典的弹塑性。在应力增量的各个方向（加载、卸载、横向加载等）都发生了少量的不可逆应变和接触滑移，证明了弹性域（如果存在的话）小于模拟中使用的应变增量。不可逆应变发生在与主屈服面相切的方向上，且不可逆应变的方向随应力增量的方向而变化。对于偏π平面内的应力增量，不可逆响应具有圆角，这是多种塑性机制的证据。在这些圆角处的响应作为应力方向的函数以连续的方式变化。结果置于高级弹塑性模型的背景下：多机制塑性和切向塑性。虽然这些模型是对传统弹塑性模型的改进，但它们并不完全符合模拟结果。
2018-07-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Relevance of visco-plastic theory in a multi-directional inhomogeneous granular flow
我们面对最近的粘塑性描述的致密颗粒流[P. Jop等人，自然，{ \bf 441}（2006）727]与多方向非均匀稳定流中观察到的非光滑接触动力学模拟的2D半填充旋转鼓。特别注意分别检查两个基本的陈述，考虑到理论可以改写，即（i）一个单一的关系之间的不变量的应力和应变率张量和（ii）这些张量之间的对齐。有趣的是，第一个预测是相当好的验证超过四十年的小应变率，从表面快速流动的准静态蠕变阶段，在那里通常被认为是失败的，因为堵塞。另一方面，应力和应变率张量之间的对齐示出失败的整个流，产生一个明显的违反粘塑性流变学时，不小心应用。在准静态阶段，特别大的失调被证实与瞬态双折射效应有关。
2009-11-06 cond-mat.other cond-mat.soft
Cyclic thermo-mechanical performance of granular beds: Effect of elastoplasticity
了解压实颗粒床的耦合热-力学行为可以有益于各种工业应用，例如聚变反应堆中的球床设计。本文在前人工作的基础上，改进了热力离散元方法，并将其应用于弹塑性颗粒组成的充气颗粒材料循环热力性能的研究。建立了考虑晶粒塑性形变的颗粒间接触模型。通过对铍卵石床的代表性体积元的模拟，我们提供了颗粒尺度的热导率和应力的演变。模拟结果表明，网络的热接触是阻碍塑性形变导致显着下降的导热系数在冷却过程中。这种影响可以通过增加初始填充因子来抑制。不仅限于卵石床设计，这项工作的结论也可以为优化粉末基制造和储能铺平道路，其中涉及热机械载荷条件和单个颗粒的弹塑性变形。
2021-04-01 cond-mat.soft
Dynamical mechanism for non-locality in dense granular flows
通过离散元数值模拟研究了稠密颗粒流非局部流变的动力学机制。我们表明，剪切带的力学行为的一个遥远的区域的影响是包含在观察到的颗粒接触网络的空间变化。使用微观流变学技术，我们建立，因此获得的指数响应，不证明如前所述的机械活化过程的有效性，但源于作为宏观非局部本构关系的直接后果的剪切速率的空间松弛。最后，通过直接可视化的局部松弛过程，我们解雇的动力学弹塑性图片，其中流动被认为是一个准静态序列的局部塑性事件通过应力场相互作用。因此，我们的结论是有利于干扰的情况下，几何约束导致相干非仿射位移沿软盘模式，固有的非本地。
2014-05-09 cond-mat.soft
Oscillatory Instabilities in Frictional Granular Matter
无摩擦条件下，普通玻璃和非晶态固体对外部应变的塑性响应是完全不同的。虽然常规玻璃由于海森矩阵的实本征值的消失而表现出塑性不稳定性，但摩擦颗粒材料可以表现出先前未注意到的不稳定性的附加机制，即一对复本征值的出现导致扰动的振荡指数增长，其被动力学非线性驯服。这种根本的区别对于理解摩擦颗粒材料的塑性和破坏是至关重要的。地震物理学的可能相关性进行了讨论。
2019-01-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Correlation and shear bands in a plastically deformed granular medium
最近的实验（Le Bouil等人，物理学评论快报，2014，112，246001）已经分析了经历塑性形变的粒状固体中的局部变形的统计。实验报告强烈的各向异性事件之间的相关性，用弹性理论和膨胀的Eshelby变换的概念来解释的特征角;有趣的是，表征宏观失效的剪切带发生的角度不同于微观相关性中观察到的角度。在这里，我们解释这种行为使用一个细观弹塑性模型的固体流动，结合了当地的莫尔-库仑破坏准则。我们发现，在微观相关性中观察到的角度可以理解相结合的弹性相互作用与Eshelby变换与局部破坏准则。在大应变，我们也诱导永久剪切带的角度是不同的相关模式中观察到的。我们解释这个角度作为一个导致最大的不稳定性的滑移线。
2017-11-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other cond-mat.soft
Scaling laws for frictional granular materials confined by constant pressure under oscillatory shear
本文采用数值方法研究了二维定常压力下摩擦颗粒系统在振荡剪切作用下的流变特性。发现了储能和损耗模量与缩放应变幅的几个标度律，大应变幅下塑性区的标度律可以通过接触力的角分布来理解。通过考虑物理机制，估计了标度指数。
2020-04-16 cond-mat.soft
Spreading of triboelectrically charged granular matter
我们报告的传播摩擦带电的玻璃颗粒上带相反电荷的表面上的一个塑料圆柱形容器中的存在下，一个恒定的机械搅拌。颗粒通过粘附扩散，作为圆柱体表面上的单层。持续的搅拌引发了一系列的不稳定性，这首先形成周期性的波条形的横向密度调制的单层，然后从这些条纹的尖端喷射出窄而长的颗粒射流。这些射流最后横向合并，形成沿扩散方向分层的均匀扩散前沿。这些显着的增长模式是有关的时间演变的摩擦阻力之间的移动带电的玻璃颗粒和塑料容器上的反电荷。这些结果提供了深入了解多尺度时间相关的摩擦电过程，并激发进一步调查这些宏观动力学不稳定性和空间结构的微观原因。
2014-06-10 cond-mat.soft
Plastic flow and localization in an amorphous material: experimental interpretation of the fluidity
我们提出了一个全面的研究塑性响应的粒状材料逐步加载。实验研究了塑性场从均匀场到非均匀场的演化及其随应变增量的涨落。我们表明，塑性场可以分解为在两个解耦的应变增量尺度上演化的两个分量。我们认为，该领域的缓慢变化的一部分，可以确定为最近推出的所谓的流动性场来解释非晶材料的流变行为。该流动性场沿着对应于莫尔-库仑角的宏观方向逐渐集中。
2018-07-27 cond-mat.soft
Quasi-static incremental behavior of granular materials: elastic-plastic coupling and micro-scale dissipation
本文讨论了弹塑性建模的一个常见假设：可恢复的弹性应变增量不受伴随加载的弹性模量变化的影响。这种假设被发现是错误的颗粒材料，离散元（DEM）模拟表明，颗粒材料耦合材料在微观和宏观尺度。在宏观尺度上的弹塑性耦合被放置在Tomasz Hueckel和Hans Ziegler的热力学框架的上下文中，其中弹性模量在加载过程中被不可逆过程改变。这种复杂的行为是探索多方向加载探头，遵循初始单调加载。在研究中使用了先进的DEM模型，非凸非球形颗粒和两种不同的接触模型：传统的线性摩擦模型和精确实现的赫兹类Cattaneo-Mindlin模型。在研究中使用了直线真三轴探头（即，无直接剪切应变），具有$2\times 10^{-6}$的微小应变增量。在微观尺度上，在小增量的加载和负载反转过程中监测接触运动，结果表明，这些运动不会被逆转的应变方向的逆转，和一些接触，在加载增量期间滑动继续在反转期间滑动。探针表明，应变增量的耦合部分，可恢复（弹性）增量和其可逆部分之间的差异，必须考虑分区应变增量弹性和塑性部分时。不可逆（和塑性）应变和接触滑移和摩擦耗散的小增量发生在所有方向的负载，和弹性域，如果它存在的话，是小于模拟中使用的应变增量。
2018-07-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Geometrical properties of rigid frictionless granular packings as a function of particle size and shape
采用三维离散数值模拟方法研究了密排无摩擦颗粒集合体的性质与颗粒多分散性和形状的关系。与某些实验结果不同的是，模拟结果表明，轴面体（八面凸多面体）的无序堆积比球形或圆形颗粒的无定形堆积具有更高的固体分数值，从而满足了焦和同事对随机堆积的Ulam猜想的类似[Y. Jiao和S. Torquato，Phys. Rev. E $\textbf{84}$，$041309$（$2011$）]。实验结果和数值结果之间的这种表面差异被认为是由于通过实验致密化过程克服颗粒间摩擦的困难。此外，固体分数被证明是进一步增加的双分散性和峰值时，小颗粒的体积比例达到$30\%$。另外，用高达$50\%$的扁平轴面代替等距轴面，固体分数降低，特别是当扁平颗粒也被拉长时。然而，与多分散性相比，颗粒形状似乎对填充固体分数起次要作用。对填料微观结构的进一步研究证实，轴面填料满足均衡猜想，并且除了在填料中平面或平面-细长多面体的$30$到$50\%$之外，它们是自由有序的。这种有序度的逐渐增加是由扁平或扁平细长颗粒的重新取向引起的有序相的形式，以使堆积势能最小化。同时，这种重新取向似乎增加了固体分数值略高于单分散等距pinacoids实现的最大值，以及配位数。最后，部分替代的细长轴面等距的堆积固体分数或秩序的影响有限。
2017-06-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
The Interplay Between Forces, Particle Rearrangements, and Macroscopic Stress Fluctuations in Sheared 2D Granular Media
本研究通过二维颗粒介质剪切模拟，发现非仿射运动簇与力降区域重合，且簇内最大非仿射运动与宏观应力波动强相关，表明塑性事件应为区域性而非点状，对弹塑性模型有启示。
2025-05-23 cond-mat.soft
Applying GSH to a Wide Range of Experiments in Granular Media
颗粒固体流体动力学（GSH）是一种研究颗粒介质的连续力学理论，本文给出了GSH的适用范围。简单的，经常分析的解决方案涉及到经典的观察在不同的剪切速率，包括：（i）静态应力分布，堵塞;（ii）弹塑性运动：加载和卸载，接近临界状态，稳定性和休止角;（iii）快速密集流：$μ$ -流变学，Bagnold缩放和应力最小值;（iv）弹性波，压实，宽和窄剪切带。还考虑了不太常规的实验：剪切堵塞、蠕变流动、粘弹性行为和非局部流化。所有这些现象有序，相关，解释和占，虽然经常定性，我们相信，GSH可以作为一个统一的框架，提供适当的宏观词汇和心态，帮助一个未来的条款与颗粒物理学的广度。
2014-07-27 cond-mat.soft
The Critical State and the Steady-State solution in Granular Solid Hydrodynamics
接近临界状态--从部分弹性到完全塑性的转变--被认为是土力学中颗粒现象的最大特征。通过将临界状态确定为弹性应变的恒定状态解，并将主要结果呈现为透明的解析表达式，澄清了这一重要现象的物理学。
2010-10-26 cond-mat.soft physics.geo-ph
Self-organization and memory in a cyclically driven elasto-plastic model of an amorphous solid
本研究针对无序材料力学行为受历史影响的问题，探究QMEP模型的记忆特性，发现振荡训练后可读出振幅与剪切方向，观测到准RPM行为并构建类Preisach方向记忆模型。
2024-09-11 cond-mat.soft
Mechanical properties of acoustically levitated granular rafts
我们研究了惯性多粒子团簇的旋转动力学模型系统，其中亚毫米物体在空气中声悬浮。在散射声的驱动下，悬浮颗粒自组装成单层颗粒，形成具有声结合能和弯曲刚度的介观颗粒筏。声阱的失谐可以产生随机力和扭矩，这些随机力和扭矩将角动量传递给悬浮物体。随着准二维颗粒筏的角动量增加，筏从圆盘变形为椭圆，最终夹断成多个独立的筏，其机制类似于液滴的破裂。我们提取的筏有效表面张力和弹性模量，并表明，非成对的声学力引起的有效弹性模量，规模与筏的大小。我们还表明，筏尺寸控制的微观结构基础的塑性形变，导致从断裂到韧性失效的过渡。
2022-03-10 cond-mat.soft
Rheology of mobile sediment beds in laminar shear flow: effects of creep and polydispersity
经典的流变量的比例关系，如$μ(J)$ -流变学已成为越来越受欢迎的封闭的两相流建模。然而，这些骨架是针对单分散颗粒衍生的。我们的目标是通过使用更现实的沉积物组成，这些考虑因素的泥沙输运建模。本文研究了由多分散球形颗粒组成的剪切沉积床在层流库埃特型剪切流中的流变行为。沉积物床由直径尺寸比高达10的颗粒组成，这对应于从细砂到粗砂的颗粒。使用完全耦合，晶粒分辨直接数值模拟，使用组合格子玻尔兹曼-离散元方法产生的数据。这些高分辨率数据产生确定流变学的相关物理量的详细深度分辨率剖面，即，流体的局部剪切速率、颗粒体积分数、总剪切和颗粒压力。对实验数据的比较表明，单分散的情况下，极好的协议。我们改进后的参数化的$μ(J)$ -流变学表示其经验得出的参数作为最大颗粒体积分数的函数。此外，我们扩展这些考虑因素，探索蠕变制度的粘性数字远低于以前的研究所使用的校准这些相关性。考虑到我们的数据的低粘性数，我们发现，在蠕变制度的准静态的摩擦系数趋于一个有限的值为零剪切，这降低了三个因素的临界摩擦系数的所有情况下调查。
2021-06-30 cond-mat.soft physics.flu-dyn physics.geo-ph
Drastic slowdown of shear waves in unjammed granular suspensions
本文对剪切弹性波沿稠密颗粒悬浮体表面的传播进行了实验研究。使用超快超声扫描仪，我们监测软化的剪切波速度内的光学不透明的介质作为驱动振幅的增加。对于这样的非线性行为两个政权被发现：在第一个政权，我们观察到一个显着的剪切模量减弱，但没有可见的晶粒重排。在第二个政权，有一个明确的晶粒重排伴随着模量下降高达88%。提出了一个摩擦模型来描述非线性弹性和塑性之间的相互作用，突出了接触断裂前的接触滑移的关键作用。对这些非线性剪切波的研究可以弥补两种不相交的方法之间的差距，用于描述非干扰附近的动力学：线性弹性软模式和非线性碰撞冲击。
2018-10-19 cond-mat.soft
Continuum granular flow model with restitution-derived viscoelastic damping
University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）；Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）
本文提出了一种统一的粘弹性-粘塑性连续框架，用于建模速率依赖的颗粒流。通过将微惯性和粘弹性耗散纳入单一连续描述，建立了恢复系数与连续粘度的直接联系，展示了粘性耗散对波传播和碰撞过程的影响。
2026-07-16 cond-mat.soft cs.NA math.NA
A frictional Cosserat model for the flow of granular materials through a vertical channel
刚塑性Cosserat模型已被用来研究密集，充分发展的颗粒材料通过垂直通道的流动。基于经典连续介质的摩擦学模型不能预测剪切层的发生，与实验观察结果不一致。这一特点已被归因于在其本构方程中没有材料长度尺度。本模型采用了这样的材料长度尺度作为一个Cosserat连续处理的粒状材料。因此，局部力偶应力的存在和应力张量是不对称的。该模型预测的速度分布与现有的实验数据非常吻合。预测的剪切层厚度对通道宽度的依赖性与数据是合理的。在颗粒直径与通道半宽之比较小的极限下，该模型预测由颗粒直径缩放的剪切层厚度会增加。
1999-04-13 cond-mat.soft
Topological constraints suppress shear localization in granular chain ensembles
Indian Institute of Science（印度科学学院）
本研究通过颗粒链集合实验和模拟，揭示拓扑约束抑制剪切局部化并增强剪切硬化，为理解颗粒流变特性提供了新视角。
2026-02-10 cond-mat.soft
Non-local rheology in dense granular flows -- Revisiting the concept of fluidity
本文的目的是讨论非局部流变学和流动性的概念，最近介绍了描述致密颗粒流。我们回顾和比较了基于不同本构关系和流动性参数选择的各种方法，重点是Bocquet等人[Phys. Rev. Lett 103，036001（2009）]针对软物质引入的动力学弹塑性模型，以及Kamrin等人[Phys. Rev. Lett 103，036001（2009）]针对颗粒物质引入的动力学弹塑性模型。108，178301（2012）]和我们提出的局部流变学$μ(I)$的梯度展开[Phys.Rev.Lett. 111，238301（2013）]。我们强调的是，要区分这些方法，人们必须超越来自线性化周围的均匀应力分布，如在一个简单的剪切单元得到的预测。我们认为，未来的测试可以根据所选择的流动性参数的性质，和相关的边界条件，以及假设推导模型和动力学机制的动力学。
2015-10-23 cond-mat.soft
Ultrasonic tracking of a sinking ball in a vibrated dense granular suspension
观察和理解入侵者通过不透明的密集悬浮物（如流沙）的运动仍然是一个实际和概念上的挑战。在这里，我们使用超声波探头调查的动态下沉的钢球在一个3D致密的玻璃珠填充饱和水。我们表明，干颗粒介质的摩擦模型可以用来描述球运动引起的水平振动。从该流变学，我们推断当增加振动强度时降低的静摩擦系数和有效粘度。我们的主要发现是，振动引起的屈服应力的降低和增加的下沉深度大概是由于诱导滑移在晶粒接触，但没有可见的塑性重排的晶粒，相反，干颗粒填料。为了解释这些结果，我们提出了一种机制，声润滑，减少颗粒间的摩擦，并导致屈服应力的降低。这种情况是不同的液化机制通常调用松散堆积的流沙，振动引起的压实增加孔隙压力，降低了对固体骨架的围压，从而降低了颗粒抵抗外部载荷。
2018-10-19 cond-mat.soft
